Серебряные элементы
Они имеют "серебряные" катоды из Ag2O и AgO. Нап-
ряжение у них на 0,2 В выше, чем у угольно-цинковых при
сопоставимых условиях [1].
Литиевые элементы
В них применяются литиевые аноды, органический
электролит и катоды из различных материалов. Они обла-
дают очень большими сроками хранения, высокими плотнос-
тями энергии и работоспособны в широком интервале тем-
ператур, поскольку не содержат воды.
Так как литий обладает наивысшим отрицательным по-
тенциалом по отношению ко всем металлам, литиевые эле-
менты характеризуются наибольшим номинальным напряжени-
ем при минимальных габаритах (рис. 1.6). Технические
характеристики литиевых гальванических элементов приве-
дены в таблице 1.7.
В качестве растворителей в таких элементах обычно
используются органические соединения. Также растворите-
лями могут быть неорганические соединения, например,
SOCl2, которые одновременно являются реактивными ве-
ществами.
Ионная проводимость обеспечивается введением в
растворители солей, имеющих анионы больших размеров,
например: LiAlCl4, LiClO4, LiBFO4. Удельная электричес-
кая проводимость неводных растворов электролитов на
1...2 порядка ниже проводимости водных. Кроме того, ка-
тодные процессы в них обычно протекают медленно, поэто-
му в элементах с неводными электролитами плотности тока
невелики.
К недостаткам литиевых элементов следует отнести
их относительно высокую стоимость, обусловленную высо-
кой ценой лития, особыми требованиями к их производству
(необходимость инертной атмосферы, очистка неводных
растворителей). Следует также учитывать, что некоторые
литиевые элементы при их вскрытии взрывоопасны.
Такие элементы обычно выполняются в кнопочном ис-
полнении с напряжением 1,5 В и 3 В. Они успешно обеспе-
чивают питанием схемы с потреблением порядка 30 мкА в
постоянном или 100 мкА в прерывистом режимах. Литиевые
элементы широко применяются в резервных источниках пи-
тания схем памяти, измерительных приборах и прочих вы-
сокотехнологичных системах.
1.2.БАТАРЕЙКИ ВЕДУЩИХ ФИРМ МИРА В последние десятилетия возрос объем производства щелочных аналогов элементов Лекланше, в том числе воз- душно-цинковых (см. таблицу В1). Так, например в Европе производство щелочных мар- ганцево-цинковых элементов стало развиваться в 1980 г., а в 1983 г. оно достигло уже 15% общего выпуска [10]. Использование свободного электролита ограничивает возможности применения автономных и в основном исполь- зуется в стационарных ХИТ. Поэтому многочисленные исс- ледования направлены на создание так называемых сухих элементов, или элементов с загущенным электролитом, свободных от таких элементов, как ртуть и кадмий, кото- рые представляют серьезную опасность для здоровья людей и окружающей среды. Такая тенденция является следствием преимуществ щелочных ХИТ в сравнении с классическими солевыми эле- ментами: существенное повышение разрядных плотностей тока за счет применения пастированного анода; повышение емкости ХИТ за счет возможности увеличе- ния закладки активных масс; создание воздушно-цинковых композиций (элементы типа 6F22) за счет большей активности существующих ка- тодных материалов в реакции электровосстановления ди- кислорода в щелочном электролите [11]. Батарейки компании Duracell (США) Фирма Duracell -- признанный лидер в мире по про- изводству щелочных гальванических источников одноразо- вого действия. История фирмы насчитывает более 40 лет. Сама фирма расположена в Соединенных Штатах Амери- ки. В Европе ее заводы находятся в Бельгии. По мнению потребителей как у нас, так и за рубежом по популярнос- ти, продолжительности использования и соотношению цены и качества батарейки фирмы Duracell занимают ведущее место. Появление Duracell на рынке Украины привлекло вни- мание наших потребителей. Плотности разрядного тока в литиевых источниках не велики (по сравнению с другими ХИТ), порядка 1 мА/см2 (см. стр.14). При гарантированном сроке хранения 10 лет и разряде малым током рационально использовать литиевые элементы Duracell в высокотехнологичных системах. Запатентованная в США технология EXRA-POWER с при- менением двуокиси титана (TiO2) и других технологичес- ких особенностей способствует повышению мощности и эф- фективности использования марганцево-цинковых ХИТ фирмы Duracell. Внутри стального корпуса щелочных элементов "Dura- cell" расположен цилиндрический графитовый коллектор, в котором находится пастообразный электролит в контакте с игольчатым катодом. Гарантированный срок хранения элементов 5 лет, и при этом -- емкость элемента, указанная на упаковке, гарантируется в конце срока хранения. Технические характеристики ХИТ фирмы Duracell при- ведены в таблице 1.8. Батарейки концерна Varta (Германия) Концерн Varta -- один из мировых лидеров по произ- водству ХИТ. 25 заводов концерна расположены в более чем 100 странах мира и выпускают более 1000 наименова- ний аккумуляторов и батареек. Основные производственные мощности занимает Депар- тамент стационарных промышленных аккумуляторов. Однако порядка 600 наименований гальванических элементов от батареек для часов до герметичных аккумуляторов произ- водятся на заводах концерна Департаментом приборных ба- тарей в США, Италии, Японии, Чехии и т.д., при гарантии неизменного качества вне зависимости от географического расположения завода. В фотографической камере первого человека, ступившего на Луну, были установлены батарей- ки концерна Varta. Они достаточно хорошо известны нашим потребителям и пользуются устойчивым спросом. Технические характеристики ХИТ концерна Varta с указанием отечественных аналогов приведены в таблице 1.9.
ГЛАВА 2. АККУМУЛЯТОРЫ Аккумуляторы являются химическими источниками электрической энергии многоразового действия. Они сос- тоят из двух электродов (положительного и отрицательно- го), электролита и корпуса. Накопление энергии в акку- муляторе происходит при протекании химической реакции окисления-восстановления электродов. При разряде акку- мулятора происходят обратные процессы. Напряжение акку- мулятора -- это разность потенциалов между полюсами ак- кумулятора при фиксированной нагрузке. Для получения достаточно больших значений напряже- ний или заряда отдельные аккумуляторы соединяются между собой последовательно или параллельно в батареи. Су- ществует ряд общепринятых напряжений для аккумуляторных батарей: 2; 4; 6; 12; 24 В. Количество аккумуляторов, необходимое для укомп- лектования батареи при последовательном соединении, оп- ределяется по формуле: N = Uп / Uа, где N -- число аккумуляторных батарей, Uп -- напряжение питания потребителя, Uа -- напряжение одного полностью заряженного ак- кумулятора. Под отдаваемой емкостью следует понимать макси- мальное количество электричества в кулонах (ампер ча- сах) ( 1 Ач = 3600 Кл), которое аккумулятор отдает при разряде до выбранного конечного напряжения. В условном обозначении типа аккумулятора приводится номинальная емкость, т.е. емкость при нормальных условиях разряда (при разряде номинальным током и, обычно, при темпера- туре 20oС). Аккумуляторы следует выбирать по следующим пара- метрам: коэффициент отдачи -- это отношение количества электричества в кулонах (Ач)* [3], отданного аккумуля- тором при полном разряде, к количеству электричества, полученному при заряде; коэффициент полезного действия аккумулятора -- это отношение количества электричества, Кл (Ач)*, которое он отдает потребителю, разряжаясь до установленного предела для продолжения нормальной работы последнего, к количеству, полученному им при заряде, Кл (Ач)*. Значение коэффициента полезного действия всегда меньше значения коэффициента отдачи. При параллельном соединении аккумуляторов, т.е. при соединении между собой положительных и отрицатель- ных полюсов всех элементов соответственно, можно соста- вить батарею большой емкости с напряжением, равным но- минальному напряжению одного аккумулятора и емкостью, равной сумме емкостей составляющих ее аккумуляторов. Для облегчения выбора соответствующего потребителю энергии аккумулятора сравним некоторые характеристики. Из табл. 2.1 [4] видно, что весовая удельная энер- гия серебряно-цинковых аккумуляторов в значительно большей степени зависит от температуры. Примерно так же зависит от температуры объемная удельная энергия акку- муляторов. Очень важной характеристикой аккумуляторов являет- ся ориентировочная относительная стоимость 1 Втч энер- гии, полученной от различных типов аккумуляторов одина- ковой емкости. Как видно из табл. 2.2 дороже всего обходится энергия, получаемая от серебряно-цинковых и кадмиевых аккумуляторов, и дешевле от свинцово-кислотных, приня- тых в данном случае за единицу. Характеристики наиболее распространенных типов ак- кумуляторов приведены в табл. 2.3 [1]. При выборе аккумуляторной батареи необходимо спрогнозировать режим работы, характер изменения наг- рузки, диапазон изменения силы тока и напряжения, тем- пературу окружающей среды и др. Параметры наиболее распространенных типов аккуму- ляторов приведены в табл. 2.4. Ограничимся рассмотрением следующих аккумуляторов: кислотных аккумуляторов, выполненных по традицион- ной технологии; стационарных свинцовых и приводных (автомобильных и тракторных); герметичных необслуживаемых аккумуляторов, герме- тичных никель-кадмиевых и кислотных "dryfit" А400 и А500 (желеобразный электролит). Они удовлетворяют любые требования по емкости ба- тарей от 0,3 до 200 Ач.
2.1.КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Аккумулятор состоит из положительного и отрица- тельного электродов, раствора серной кислоты (27...39%-ный раствор) и сепаратора, разделяющего поло- жительные и отрицательные пластины. Батареи состоят из последовательно соединенных между собой секций (аккумуляторов). Номинальное напря- жение каждого аккумулятора составляет 2 В. Обычно бата- реи состоят из трех (общее напряжение батареи 6 В) и шести аккумуляторов (общее напряжение батареи 12 В). Количество батарей в аккумуляторе обозначается N. Применяются два типа электродов: поверхностные и пастированные. Поверхностный электрод состоит из свин- цовой пластины, на поверхности которой электрохимичес- ким способом формируется слой активной массы. Пастиро- ванные электроды подразделяются на решетчатые (намаз- ные), коробчатые и панцирные. В решетчатых (намазных) электродах активная масса удерживается в решетке из свинцово-сурьмяного сплава толщиной 1...4 мм. В коробчатых пластинах решетки с ак- тивной массой закрываются с двух сторон перфорированны- ми свинцовыми листами. Панцирные пластины состоят из свинцово-сурьмяных штырей, которые помещаются внутри пластмассовых перфо- рированных трубок, заполненных активированной массой. Для отрицательных электродов используются намазные и коробчатые пластины, для положительных -- поверхност- ные, намазные и панцирные. В качестве сепараторов при- меняют микропористые пластины из вулканизированного ка- учука (мипор), поливинилхлорида (мипласт) и стеклово- локна. Свинцовые аккумуляторы обычно соединяют в батарею, которую помещают в моноблок из эбонита, термопласта, полипропилена, полистирола, полиэтилена, асфальтопеко- вой композиции, керамики или стекла. Одной из важнейших характеристик аккумулятора яв- ляется срок службы или ресурс-наработка (число циклов). Ухудшение параметров аккумулятора и выход из строя обусловлены в первую очередь коррозией решетки и опол- занием активной массы положительного электрода. Срок службы аккумулятора определяется в первую очередь типом положительных пластин и условиями эксплуатации. Аккумуляторы и батареи имеют условное буквен- но-цифровое обозначение. Первая цифра (для отечествен- ных аккумуляторов) указывает число последовательно сое- диненных аккумуляторов. Так как номинальное напряжение свинцового аккумулятора равно двум вольтам, то номи- нальное напряжение аккумуляторной батареи равно числу последовательно соединенных элементов, умноженному на два. Для некоторых аккумуляторов указываются климати- ческое исполнение и размещение. Например, стартерная батарея из шести аккумуляторов емкостью 55 Ач в моноб- локе из эбонита и с сепаратором из стекловолокна имеет условное обозначение: батарея 6СТ-55ЭС, ГОСТ 959.0-79. Свинцовые аккумуляторы имеют высокие разрядные напряжения (рис. 2.1) и удельную мощность (до 100...150 Вт/кг) и относительно недороги. К основным их недостат- кам следует отнести низкую удельную энергию и относи- тельно малый ресурс. Буква после первой цифры обозначает тип или назна- чение аккумулятора или батареи: С стационарные СТ стартерные А авиационные В вагонные Совершенствование свинцовых аккумуляторов идет по пути изыскания новых сплавов для решеток (например свинцово-кальциевых), облегченных и прочных материалов корпусов (например, на основе сополимера пропилена и этилена), улучшения качества сепараторов. Ниже рассматриваются герметичные свинцовые аккуму- ляторы, которые не требуют доливки воды при эксплуата- ции, не имеют газовыделения и кислотного тумана. В пос- ледние годы возникли новые сферы применения батарей. Речь идет о резервных источниках питания ЭВМ и систем, накапливающих энергию для возможных пиковых нагрузок.
2.1.1. СТАЦИОНАРНЫЕ СВИНЦОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Предназначены для эксплуатации на постоянном месте или в условиях, исключающих перемещение аккумуляторов или машин, в которых они установлены. В большинстве вы- пускаемых аккумуляторов (типов С, СЗ, СК и СКЭ) положи- тельными электродами служат поверхностные пластины, от- рицательными -- коробчатые пластины. Корпуса стационар- ных аккумуляторов изготавливают из стекла, эбонита и дерева (выложенного изнутри свинцом). Параметры стационарных свинцовых аккумуляторов приведены в табл. 2.5. Максимальный ток заряда аккумуляторов с N = 1 ра- вен 9 А. Емкости и токи заряда и разряда для батарей аккумуляторов с соответствующим N можно найти, перемно- жив соответствующие значения, приведенные в табл. 2.5, на N аккумулятора. Саморазряд аккумуляторов не более 23% при хранении в течение 29 суток. Удельная энергия стационарных аккумуляторов составляет 10...12 Втч/кг. Гарантийный срок хранения 1 год. Гарантийный срок служ- бы 4 года, наработка 200...1000 циклов. Стационарные аккумуляторы с поверхностными пласти- нами содержат относительно большую долю свинца по отно- шению к активной массе. Большинство из них не имеет крышек, поэтому требуют частой заливки воды и хорошо вентилируемого помещения. Указанные недостатки устранены в стационарных ак- кумуляторах с намазными пластинами типа СН. Эти аккуму- ляторы собираются на заводах и имеют крышки. Буквенные обозначения аккумулятора: С стационарный длительный разряд К короткий разряд З закрытое исполнение Э эбонит (материал корпуса) На базе аккумуляторов СН созданы аккумуляторы СНУ емкостью от 80 до 2240 Ач, обладающие повышенной меха- нической прочностью. К стационарным также относятся ав- тоблокировочные свинцовые аккумуляторы АБН-72-УХЛ2 и АБН-80-УХЛ2 (ГОСТ 21728-76). Аккумуляторы АБН применяются на железных дорогах для питания устройств автоблокировки, сигнализации, те- лемеханики и связи в стационарных условиях. Буква Н оз- начает намазные пластины. Номинальная емкость указана для режима 25-часового разряда. Емкость при 12-часовом разряде составляет 85%, при 5-часовом разряде -- 70% номинальной. Обозначение УХЛ-2 указывает на климатичес- кое исполнение и категорию размещения [5].
2.1.2. АВТОМОБИЛЬНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Автомобильные аккумуляторы предназначены для обес- печения работы системы зажигания в стартерном режиме и при запуске двигателя внутреннего сгорания, а также служат источником питания аппаратуры, установленной на транспортном средстве. Основные параметры отечественных автомобильных и тракторных стартерных батарей приведены в табл. 2.6. На рис. 2.2 показаны схемы расположения выводов и перемычек, типы выводов и присоединительные размеры. В табл. 2.7 приведены параметры зарубежных аккуму- ляторов фирмы "Fiamm". Гарантийный срок хранения не залитых раствором электролита батарей установлен 3 года, срок службы 2 года, наработка 2500...3000 часов. Батареи предназначе- ны для работы при температуре от -35o до +60oС. Удель- ная энергия стартерных аккумуляторов составляет 30...40 Втч/кг. Эксплуатация аккумуляторных батарей и уход за ними При эксплуатации на автомашине аккумуляторные ба- тареи разряжаются и автоматически дозаряжаются. Конт- роль заряда осуществляется регулятором напряжения и ре- ле обратного тока. При исправном и хорошо отрегулиро- ванном регуляторе аккумуляторы ограждены от недозарядов и перезарядов, сокращающих их долговечность. Однако при этом требуется периодический контроль работы регулятора и перевод его на режим, соответствующий температурным и климатическим условиям. При повреждении мастики, герметизирующей корпус аккумулятора, батарею следует разрядить и вылить элект- ролит, для предотвращения взрыва гремучей смеси. Затем продуть сжатым воздухом, протереть и только после этого приступить к оплавлению мастики. Следует проводить не реже одного раза в две неде- ли: очищать батарею от пыли и грязи, протирать чистой ветошью, смоченной в 10%-ном растворе нашатырного спир- та, углекислого натрия или кальцинированной соды, мес- та, облитые электролитом. проверять крепление батареи в гнезде, плотность контактов на выводах, отсутствие натяжения проводов; очищенные наконечники проводов и выводов батарей смазать техническим вазелином; прочищать вентиляционные отверстия в пробках и крышках; проверять уровень электролита и доливать дистилли- рованной водой до нормы. Доливка электролитом не допус- тима за исключением случаев выплескивания его из бата- реи. Плотность доливаемого при этом электролита должна соответствовать плотности электролита в аккумуляторе. Контроль работы регулятора Проводится при техническом обслуживании автомашин. При этом следует придерживаться рекомендаций, приведен- ных в табл. 2.8. и инструкции по эксплуатации. Проверка и регулировка регулятора должна произво- диться в случаях, если регулируемое напряжение имеет значение более 15,5 В или не соответствует указанному в инструкции по эксплуатации машины. При регулировке следует применять вольтметр класса не хуже 1,5. При регулировке реле обратного тока следу- ет руководствоваться указаниями инструкции по эксплуа- тации автомашины и данными табл. 2.9. Батарею, разряженную более чем на 25% зимой и бо- лее чем на 50% летом следует снять с автомашины и пос- тавить на заряд. Электролит В качестве электролита для автомобильных аккумуля- торных батарей применяют раствор серной кислоты в дис- тиллированной воде. При отсутствии стандартной допуска- ется применение дождевой воды и талого снега собранных не с железных крыш и не содержавшихся в железных сосу- дах. Для различных климатических и температурных усло- вий, в которых батарее предстоит находиться в эксплуа- тации, применяется электролит различной плотности. Ре- комендуемая плотность электролита для различных клима- тических районов приведена в табл. 2.10. Для приготовления электролита применяется чистая кислотостойкая пластмассовая, керамическая, фаянсовая посуда, в которую сначала наливается вода, а затем пос- тепенно кислота при непрерывном перемешивании кислотос- тойкой палочкой. Обратный порядок заливки не допускает- ся. Ориентировочное количество электролита, необходи- мое для заливки аккумуляторных батарей, приведено в таблицах вместе с их техническими характеристиками. Для получения электролита нужной плотности рекомендуется пользоваться табл. 2.11. Плотность электролита в основном зависит от кон- центрации раствора серной кислоты: чем больше концент- рация раствора, тем больше плотность электролита. Одна- ко она также зависит и от температуры раствора: чем вы- ше температура, тем ниже плотность. Температурные поправки к показанию ареометра для приведения плотности электролита к температуре 15o, 20o и 30oC приведены в табл. 2.12. Знак "+" или "--" озна- чает прибавить или вычесть поправку от показаний арео- метра. Для определения степени разряженности в любой мо- мент принимается нормативная плотность электролита 1,29 г/см3, т.е. плотность, приобретенная после полного пер- вого заряда. Для уравнивания плотности электролита, т.е. дове- дения ее до плотности, равной плотности в начале экс- плуатации, следует измерить фактическую плотность и температуру. Затем сравнивают приведенную (к плотности при 20oС) плотность и рекомендуемую (табл. 2.11). Если приведенная плотность окажется ниже нормы, то доливают кислоту или электролит повышенной плотности, если же выше -- доливают дистиллированную воду. Для того, чтобы при этом не превысить уровень, из аккумулятора необхо- димо предварительно отобрать часть электролита. Уравнивание можно проводить только в полностью за- ряженном аккумуляторе, когда электролит имеет плот- ность, не искаженную недозаряженностью последнего, и когда еще продолжается кипение, которое содействует быстрому перемешиванию. В противном случае следует про- должать заряд после доливки в течение 30 минут для дос- тижения лучшего перемешивания и затем через 30 минут измерить плотность и температуру, чтобы снова опреде- лить приведенную плотность. Доводка плотности до нормы обычно не получается с первого раза, тогда ее следует повторить. Промежутки между приемами доводки должны быть не менее 30...40 минут. Ввод в действие сухозаряженных (новых) аккумуля- торных батарей Ввод в действие аккумулятора следует начинать с заливки аккумуляторов, которую рекомендуется произво- дить следующим образом. Электролит, приготовленный согласно требованиям, можно заливать в аккумуляторы при условии, если его температура не выше 25oС в холодной и умеренной клима- тических зонах и не выше 30oС в жаркой и влажной зонах. Не рекомендуется заливать аккумуляторы электролитом температурой ниже 15oС. Заливку аккумуляторов рекомендуется производить следующим образом. Если вентиляционные отверстия расположены в проб- ках, то их необходимо вывернуть и снять с них гермети- зирующую пленку или срезать выступ и проверить, вскры- лись ли вентиляционные отверстия. Если пробки без герметизирующей пленки или высту- па, следует вынуть расположенные под ними герметизирую- щие диски и выбросить их. Заливку следует производить небольшой струей до тех пор, пока зеркало электролита не коснется нижнего конца тубуса горловины или на 10...15 мм выше предохра- нительного щитка. Уровень электролита над предохрани- тельным щитком можно измерить стеклянной трубочкой. Если в крышке батареи имеются вентиляционные шту- цера для автоматической регулировки уровня электролита, необходимо освободить отверстия в штуцерах от гермети- зирующих деталей (стержни, колпачки и др.). Последние следует выбросить. Затем необходимо отвернуть пробки и надеть их на штуцера. Заливку следует производить не- большой струей до верхнего среза горловины. В случае проливания электролита необходимо собрать его ветошью и протереть облитые места (нейтрализовать) 10% рaствором нашатырного спирта. После заливки пробки со штуцеров надо снять, и уровень автоматически снизится до нормы. Необходимое количество электролита для заливки батарей указано в таблицах их технических характеристик. Как правило, не ранее, чем через 20 минут и не позже, чем через два часа после заливки, нужно измерить плотность электролита. Если плотность электролита в ак- кумуляторе ниже плотности заливавшегося более чем на 0,03 г/см3, такую батарею перед установкой на автомаши- ну следует зарядить. Если батарея хранилась не более одного года и про- цесс подготовки ее к вводу в эксплуатацию происходил при температуре не ниже 15oС, допускается установка ее на автомашину без проверки плотности электролита после 20 мин пропитки. Батарею, введенную в эксплуатацию, следует откорректировать спустя несколько дней.
2.1.3. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРОВ Заряд аккумулятора происходит, если к нему прило- жен потенциал, превышающий его напряжение. Ток заряда аккумулятора пропорционален разности приложенного нап- ряжения и напряжения холостого хода. Скорость заряда аккумулятора может быть определена в терминах емкости. Если емкость аккумулятора С заряжа- ется за время t, то скорость заряда определяется отно- шением С/t. Аккумулятор емкостью 100 Ач при разряде со скоростью С/5 полностью разрядится за 5 часов, при этом ток разряда составит 100/5, или 20 А. Если аккумулятор заряжается со скоростью C/10, то ток его заряда будет равен 100/10, или 10 А. Скорость заряда можно оценить в длительностях цикла. Так, если аккумулятор заряжается за 5 часов, то говорят, что он имеет цикл 5 часов. В зависимости от области применения аккумуляторы можно заряжать различными способами. При быстром заряде требуется от 4 до 6 часов, в то время как продолжитель- ность разряда в штатном режиме варьируется от 10 до 15 часов. При циклическом заряде требуется постоянное нап- ряжение или постоянный ток заряда. Иногда используется плавающий заряд (плавающий заряд -- метод поддержания подзаряжаемой батареи при полном заряде путем подачи выбранного постоянного напряжения для компенсации в ней различных потерь), во время которого нагрузка и аккуму- лятор включаются параллельно, или компенсационный под- заряд (компенсационный подзаряд -- метод, при котором для приведения батареи в полностью заряженное состояние и поддержания ее в этом состоянии используется постоян- ный ток заряда), когда мощность постоянного тока пода- ется в нагрузку, в то время как цепь заряда аккумулято- ра с нагрузкой не соединена. На практике чаще всего используется быстрый заряд аккумулятора (до 90% емкости) с последующим автомати- ческим переключением на меньшую скорость заряда (до полной емкости). Для маломощных аккумуляторов и заряда при постоян- ном напряжении можно использовать устройство [1], пока- занное на рис. 2.3. Для поддержания постоянного выход- ного напряжения, значение которого устанавливается ре- зистором R2, применяется трехвыводной интегральный ста- билизатор напряжения, например КР142ЕН5А. Для расчета схемы следует пользоваться выражением: U0 = Uоп (1 + R1/R2) + IустR2, где U0 -- напряжение равное разности максимального напряжения на заряженном аккумуляторе и выходного нап- ряжения используемого интегрального стабилизатора нап- ряжения; Uоп -- выходное напряжение используемого интег- рального стабилизатора напряжения; Iуст -- ток внутреннего стабилизатора используемой интегральной микросхемы [6]. Возможно использование в качестве резистора R2 пе- ременного резистора, но с обязательным шунтированием постоянным резистором (для блокирования дребезга движка резистора) т.о., чтобы их суммарное сопротивление рав- нялось расчетному. С его помощью поддерживается необхо- димое выходное напряжение и одновременно осуществляется защита схемы от тока короткого замыкания. Зарядное устройство с источником тока и автомати- ческим ограничением напряжения показано на рис. 2.4 [6]. Это устройство поддерживает постоянный ток заряда и отключает аккумулятор от зарядного устройства по дос- тижении установленного напряжения заряда. Здесь источ- ник тока выполнен на транзисторе VT2 и светодиоде VD1, который выполняет функцию индикатора (напряжение эмит- тер-база транзистора VT2, задающее ток источника тока, определяется падением напряжения на светодиоде). Тран- зистор VT1 ограничивает напряжение на нагрузке, закры- вая протекание тока через светодиод VD1 по достижении напряжения заряда аккумулятора, которое устанавливается подбором резистора R1. При номиналах, указанных на схе- ме, напряжение заряда аккумулятора 12 В при максималь- ном токе порядка 100 мА. Светодиод показывает степень заряда аккумулятора. При полностью заряженном аккумуля- торе он гаснет. Такие зарядные устройства не требуют приборов из- мерения тока и напряжения, контроля окончания заряда и в конце заряда автоматически уменьшают ток, сообщая ак- кумулятору максимально возможный заряд. При необходи- мости заряжать аккумуляторные батареи большой емкости (например автомобильные) ток заряда нетрудно увеличить до 5 А. В этом случае транзистор VT2 необходимо заме- нить составным транзистором рис. 2.5, снабдив последний из них теплоотводом. Восстановление пассивированных аккумуляторных ба- тарей В результате неправильной эксплуатации аккумуля- торных батарей пластины их пассивируются и выходят из строя. Тем не менее известен способ восстановления та- ких батарей асимметричным током (при соотношении заряд- ной и разрядной составляющих тока 10 : 1 и отношении длительностей импульсов этих составляющих 1 : 2). Этот способ позволяет активизировать поверхности пластин старых аккумуляторов и проводить профилактику исправных [4]. На рис. 2.6 представлена схема заряда аккумулято- ров асимметричным током, которая рассчитана на работу с 12 В аккумулятором и обеспечивает импульсный зарядный ток 5А и разрядный -0,5 А. Она представляет собой регу- лятор тока, собранный на транзисторах VT1...VT3. Пита- ется устройство переменным током напряжением 22 В (амп- литудное напряжение 30 В). При номинальном зарядном то- ке напряжение на заряженном аккумуляторе изменяется в пределах 13...15 В (среднее напряжение 14 В). За время одного периода переменного напряжения формируется один импульс зарядного тока (угол отсечки alpha) равен 60o, рис. 2.7). В промежутке между заряд- ными импульсами формируется разрядный импульс через ре- зистор R3, подбором которого устанавливается амплитуда разрядного тока. Необходимо учитывать, что суммарный ток зарядного устройства должен равняться 1,1 от тока заряда аккуму- лятора, т.к. при заряде резистор R3 подключен парал- лельно аккумулятору. При использовании аналогового амперметра он будет показывать около одной трети от амплитуды импульса за- рядного тока. Схема защищена от короткого замыкания вы- хода. Заряд аккумулятора ведут до тех пор, пока не нас- тупит обильное газовыделение (кипение) во всех банках, а напряжение и плотность электролита будут постоянными в течение двух часов подряд. Это является признаком окончания заряда. Затем следует произвести уравнивание плотности электролита в секциях и продолжить заряд еще 30 минут для лучшего перемешивания. Во время заряда аккумулятора следует периодически проверять температуру электролита, чтобы не допустить ее повышения выше 45oC в холодных и умеренных климати- ческих зонах и выше 50oC в жарких и теплых влажных. Так как при заряде кислотных аккумуляторов выделя- ется водород, следует проводить заряд аккумулятора в хорошо проветриваемом помещении, при этом не следует курить и пользоваться открытым пламенем. Образовавшаяся гремучая смесь обладает большой разрушительной силой.